氮杂环引发剂引发甲基丙烯酸正丁酯原子转移自由基聚合反应研究

论文摘要

本文用原子转移自由基聚合（ATRP）的方法, 以自己设计合成的l’-alpha-bromoisobutyrylimidazole（1-α溴代异丁酰基咪唑,BrBI）作为引发剂,过渡金属卤化物与配位剂络合物（CuBr/2,2’-联吡啶）为催化体系,异丙醇为溶剂,进行了丙烯酸酯类的活性聚合,研究其在不同条件下的动力学行为。低温下,成功地在该体系中进行了n-BMA的原子转移自由基活性聚合。凝胶渗透色谱（GPC）结果显示,所得聚合物的数均分子量与理论设定值接近,分子量分散宽度窄（1. 1<PDI<1. 5） 。研究该反应体系的动力学数据,单体消耗随时间以及数均分子量随单体转化率呈线性关系,表明聚合过程中活性增长中心的浓度保持不变,链终止和链转移反应可以忽略不计。研究了聚合过程中所得聚合物分子量分散宽度随转化率及反应温度的关系:分子量分布宽度随着反应程度的增加而略微增加;随反应温度的升高呈现先减小后增大的趋势。为了获得可控性最好,所得聚合物分子量分散宽度最小的聚合物,最佳的聚合温度应该控制在50℃左右。扩链反应证实通过该种聚合方法,所得聚合物是活的高分子,有进一步引发新单体进行聚合的活性。在较高温度时,甲基丙烯酸正丁酯在该体系中进行的原子转移自由基聚合存在非活性的特征,特别是在80℃以上时,非活性特征显著;在80℃以下,反应转化速率随着温度升高而增大,当温度升高到80℃以上,转化率达到一定程度以后不再增加,而且反应温度越高这个极限转化越低等。使用这一新的引发剂也成功的进行了甲基丙烯酸甲酯的ATRP反应,而苯乙烯在相同条件下不能进行聚合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章：绪论
• 1.1引言
• 1.2活性聚合
• 1.2.1 活性阴离子聚合
• 1.2.2 活性阳离子聚合
• 1.2.3 基团转移聚合
• 1.2.4 活性自由基聚合
• 1.2.5 原子转移自由基聚合
• 1.3 原子转移自由基聚合
• 1.3.1 ATRP的机理
• 1.3.2 ATRP的研究现状
• 1.3.3 反向ATRP
• 1.3.4 ATRP的应用
• 1.3.5 ATRP的发展前景
• 1.4 本文的研究背景及内容
• 1.5 参考文献
• 第二章：引发剂BMPI的合成与表征
• 2.1 引发剂的合成
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.1.1原料及其纯化
• 2.1.1.2玻璃器皿
• 2.1.1.3 引发剂的制备
• 2.2 引发剂的表征
• 2.2.1 红外光谱表征
• 2.2.2 核磁共振表征
• 2.3 参考文献
• 第三章：n-BMA的ATRP聚合反应的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 单体等试剂及其纯化
• 3.2.2 聚合反应
• 3.2.3 扩链反应
• 3.2.4 聚合物的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 原子转移自由基聚合活性特征的确证
• 3.3.2 温度效应
• 3.4 引发不同单体的ATRP反应研究
• 3.5 结论
• 3.6 参考文献
• 攻读学位期间发表和待发表的论文
• 致谢